特許 7352093 吊装置およびそれを備えた鉄道車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-20

(45)【発行日】2023-09-28

(54)【発明の名称】吊装置およびそれを備えた鉄道車両

(51)【国際特許分類】

   B61C 17/12 20060101AFI20230921BHJP

   B61D 17/00 20060101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

B61C17/12 A

B61D17/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020062972

(22)【出願日】2020-03-31

(65)【公開番号】P2021160482

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-11-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】砥出 朋史

【審査官】山本 賢明

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－４４９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１８０４２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２１６２４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６１Ｃ １７／１２

Ｂ６１Ｄ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吊部材と、
前記吊部材を保持する保持部材と、
前記吊部材と前記保持部材との間に設けられる介挿部材とを備え、
前記吊部材は、
第１方向に延びる軸部と、前記軸部から前記第１方向に直交する方向に向かって拡がるフランジ部とを有し、
前記軸部は、前記第１方向における前記フランジ部の一方側の面に接続される接続部を有し、
前記接続部は、前記フランジ部に近付くほど前記第１方向と直交する断面の面積が大きくなりかつ前記面積の拡大率が大きくなり、
前記保持部材は、前記軸部が通るように前記第１方向に貫通した第１貫通孔を有する板状部を有し、
前記介挿部材は、前記軸部が通るように前記第１方向に貫通した第２貫通孔を有し、
前記フランジ部は、前記第１方向において、前記介挿部材を介して前記板状部に支持され、
前記軸部は、前記板状部に接触しないように前記第１貫通孔を通り、
前記第１方向から見た場合に、前記軸部の前記第１貫通孔内に位置する部分に外接しかつ前記第１方向に延びる仮想円筒の中心から前記第１貫通孔の縁までの最短長さを第１長さＬ１とし、
前記接続部と前記フランジ部の前記一方側の面との境界面に外接する仮想円の直径を第２長さＬ２とした場合に、
下記（ｉ）式を満足する、
吊装置。
２×Ｌ１＜Ｌ２ ・・・（ｉ）

【請求項2】

前記軸部は、前記介挿部材に接触しないように前記第２貫通孔を通る、
請求項１に記載の吊装置。

【請求項3】

前記介挿部材が、前記第１方向に直交する第２方向に延びかつ前記フランジ部を支持する一対の支持部と、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に延び、前記一対の支持部を連結する連結部とを有する、
請求項１または２に記載の吊装置。

【請求項4】

前記連結部の、前記第１方向において前記フランジ部と対面する側の面には、前記吊部材と接触しない凹み部が形成される、
請求項３に記載の吊装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれかに記載の吊装置を備えた、
鉄道車両。

【請求項6】

請求項４に記載の吊装置を備え、
前記第３方向に進行するように構成された、
鉄道車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吊装置およびそれを備えた鉄道車両に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道車両の床下には、モーター等の各種機器を吊り下げるための吊装置が備えられている（例えば、特許文献１を参照）。図８は、従来の吊装置の一例を示した図である。図８（ａ）は斜視図であり、図８（ｂ）は正面図である。

【0003】

図８に示すように、吊装置２００は、モーター等の機器を吊るすための吊部材３００が、切欠き状の溝４００ａを有する保持部材４００によって着脱可能に保持される構造となっている。また、吊部材３００は、機器を吊るすための軸部３１０と、保持部材４００によって保持されるためのフランジ部３２０とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－３１５６４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、鉄道車両が走行する際には揺れが生じるため、吊装置２００によって吊るされている機器も左右に揺らされることとなる。この際、吊部材３００の軸部３１０とフランジ部３２０との接続部分５００に、揺れによって発生する応力が集中することになり、それによる疲労疵等の発生が問題となっている。

【0006】

応力集中を緩和するためには、接続部分を、図８（ｂ）に点線で示すように曲率半径の大きな曲面状とすることが考えられる。この点に関して例えば、保持部材４００の溝４００ａの幅を広げることなく接続部分５００の曲率半径を大きくすると、接続部分５００が溝４００ａの縁に接触し、かえって疵が生じやすくなるという問題がある。一方で、吊装置２００の強度の観点から、保持部材４００自体を大型化することなく保持部材４００の溝４００ａの幅を広げることは難しい。したがって、接続部分５００の曲率半径を大きくするためには、保持部材４００自体を大型化する必要がある。しかしながら、鉄道車両においては、吊装置２００の周辺に十分なスペースを確保することができない場合がある。この場合には、保持部材４００を大型化することが難しく、接続部分５００の曲率半径を大きくすることができない。

【0007】

本発明は、上記の問題を解決し、大型化を抑制しつつ、吊部材が有する軸部とフランジ部との接続部分に付与される応力集中を緩和することが可能な吊装置およびそれを備えた鉄道車両を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、下記の吊装置およびそれを備えた鉄道車両を要旨とする。

【0009】

（１）吊部材と、
前記吊部材を保持する保持部材と、
前記吊部材と前記保持部材との間に設けられる介挿部材とを備え、
前記吊部材は、
第１方向に延びる軸部と、前記軸部から前記第１方向に直交する方向に向かって拡がるフランジ部とを有し、
前記軸部は、前記第１方向における前記フランジ部の一方側の面に接続される接続部を有し、
前記接続部は、前記フランジ部に近付くほど前記第１方向と直交する断面の面積が大きくなりかつ前記面積の拡大率が大きくなり、
前記保持部材は、前記軸部が通るように前記第１方向に貫通した第１貫通孔を有する板状部を有し、
前記介挿部材は、前記軸部が通るように前記第１方向に貫通した第２貫通孔を有し、
前記フランジ部は、前記第１方向において、前記介挿部材を介して前記板状部に支持され、
前記軸部は、前記板状部に接触しないように前記第１貫通孔を通り、
前記第１方向から見た場合に、前記軸部の前記第１貫通孔内に位置する部分に外接しかつ前記第１方向に延びる仮想円筒の中心から前記第１貫通孔の縁までの最短長さを第１長さＬ１とし、
前記接続部と前記フランジ部の前記一方側の面との境界面に外接する仮想円の直径を第２長さＬ２とした場合に、
下記（ｉ）式を満足する、
吊装置。
２×Ｌ１＜Ｌ２ ・・・（ｉ）

【0010】

（２）前記軸部は、前記介挿部材に接触しないように前記第２貫通孔を通る、
上記（１）に記載の吊装置。

【0011】

（３）前記介挿部材が、前記第１方向に直交する第２方向に延びかつ前記フランジ部を支持する一対の支持部と、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に延び、前記一対の支持部を連結する連結部とを有する、
上記（１）または（２）に記載の吊装置。

【0012】

（４）前記連結部の、前記第１方向において前記フランジ部と対面する側の面には、前記吊部材と接触しない凹み部が形成される、
上記（３）に記載の吊装置。

【0013】

（５）上記（１）から（４）までのいずれかに記載の吊装置を備えた、
鉄道車両。

【0014】

（６）上記（４）に記載の吊装置を備え、
前記第３方向に進行するように構成された、
鉄道車両。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、吊装置の大型化を抑制しつつ、吊部材が有する軸部とフランジ部との接続部分に付与される応力集中を緩和することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る吊装置の構成を示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る吊装置の構成を説明するための分解斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る吊部材の正面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る吊装置の構成を説明するための断面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る吊装置の構成を説明するための断面図である。

【図6】第１方向Ｘから見た場合の、仮想円筒および板状部を示した図である。

【図7】本発明の他の実施形態に係る介挿部材の斜視図である。

【図8】従来の吊装置の一例を示した図である。（ａ）斜視図、（ｂ）正面図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態に係る吊装置について、各図を参照しながら説明する。なお、図示は省略するが、以下に説明する吊装置は、例えば、鉄道車両において用いられる。具体的には、例えば、駆動装置（モーター）を支持するために台車枠に設けられる。

【0018】

図１は、本発明の一実施形態に係る吊装置１００の構成を示す斜視図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係る吊装置１００の構成を説明するための分解斜視図である。なお、図１および図２には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示す矢印を付している。以下の説明においては、Ｘ方向を第１方向Ｘと記載し、Ｙ方向を第２方向Ｙと記載し、Ｚ方向を第３方向Ｚと記載する。また、図３以降の各図においても、第１方向Ｘ、第２方向Ｙおよび第３方向Ｚを適宜付している。図１および２に示すように、吊装置１００は、吊部材１と、保持部材２と、介挿部材３と、を備える。保持部材２は、吊部材１を保持し、介挿部材３は、吊部材１と保持部材２との間に設けられる。

【0019】

吊部材１は、第１方向Ｘに延びる軸部１１と、軸部１１から第１方向Ｘに直交する方向に向かって拡がるフランジ部１２と、フランジ部１２から軸部１１とは反対に向かって第１方向Ｘに延びる係止部１３とを有する。本実施形態では、軸部１１および係止部１３は、第１方向Ｘに直交する断面において円形状を有する。図３は、本発明の一実施形態に係る吊部材１の正面図である。図３に示すように、軸部１１は、第１方向Ｘにおけるフランジ部１２の一方側の面１２ａに接続される接続部１１ａを有する。

【0020】

そして、接続部１１ａは、フランジ部１２に近付くほど第１方向Ｘと直交する断面の面積が大きくなりかつ面積の拡大率が大きくなる。接続部１１ａがこのような形状を有することにより、接続部１１ａに付与される応力集中を緩和することが可能になる。なお、詳細な説明は省略するが、軸部１１には、例えば、種々の機器（鉄道車両の駆動装置等）が吊るされる。

【0021】

また、図１および２に示すように、保持部材２は、第１方向Ｘから見て略Ｕ字形状を有する側壁部２０と、第１方向Ｘにおける側壁部２０の一端部に設けられる板状部２２と、第１方向Ｘにおける側壁部２０の他端部に設けられる板状部２４とを有する。なお、本実施形態では、側壁部２０と板状部２２とが一つの部材によって形成され、板状部２４は側壁部２０とは異なる部材によって形成されているが、保持部材２の構成は上述の例に限定されない。例えば、側壁部２０と板状部２４とが一つの部材によって形成され、板状部２２が側壁部２０とは異なる部材によって形成されてもよく、側壁部２０、板状部２２および板状部２４が互いに異なる部材から形成されてもよく、側壁部２０、板状部２２および板状部２４が一つの部材によって形成されてもよい。板状部２２は、第１方向Ｘに貫通した第１貫通孔２１を有し、第１方向Ｘから見て略Ｕ字形状を有する。板状部２４は、第１方向Ｘに貫通した貫通孔２３を有し、第１方向Ｘから見て略Ｕ字形状を有する。同様に、介挿部材３は、第１方向Ｘに貫通した貫通孔３１を有し、第１方向Ｘから見て略Ｕ字形状を有する。以下においては、板状部２２に形成された貫通孔２１を第１貫通孔２１と記載し、介挿部材３に形成された貫通孔３１を第２貫通孔３１と記載し、板状部２４に形成された貫通孔２３を第３貫通孔２３と記載する。なお、本実施形態においては、第１貫通孔２１、第２貫通孔３１および第３貫通孔２３は、開口部を有する切欠き形状を呈しているが、開口部を有しない四角形状、円形状または楕円形状等の貫通孔であってもよい。

【0022】

図１に示すように、フランジ部１２は、第１方向Ｘにおいて、介挿部材３を介して板状部２２に支持されることとなる。また、軸部１１は、介挿部材３の第２貫通孔３１および板状部２２の第１貫通孔２１に通され、係止部１３は、板状部２４の第３貫通孔２３に通される。なお、本実施形態では、第１貫通孔２１の開口部が第３方向Ｚを向き、第２貫通孔３１の開口部が第２方向Ｙを向くように、板状部２２上に介挿部材３が設けられる。言い換えると、本実施形態では、第１方向Ｘから見て、第１貫通孔２１と第２貫通孔３１とが異なる方向に向かって開口するように、板状部２２上に介挿部材３が設けられる。なお、図示および詳細な説明は省略するが、本実施形態では、例えば、保持部材２内においてフランジ部１２と板状部２４との間を埋めるように、複数の板材が積層される。これにより、吊部材１の揺れを抑制することができる。

【0023】

図４は、本発明の一実施形態に係る吊装置１００の構成を説明するための断面図である。図４（ａ）は、第１方向Ｘに直交し、介挿部材３を通る断面を示しており、図４（ｂ）は、第１方向Ｘに直交し、保持部材２を通る断面を示している。図４に示すように、第１方向Ｘと直交しかつ第１貫通孔２１を含む任意の断面において、軸部１１は、板状部２２に接触していない。また、第１方向Ｘと直交しかつ第２貫通孔３１を含む任意の断面において、軸部１１は、介挿部材３に接触していない。言い換えると、本実施形態では、軸部１１は、板状部２２に接触しないように第１貫通孔２１を通る。また、軸部１１は、介挿部材３に接触しないように第２貫通孔３１を通る。

【0024】

図５は、本発明の一実施形態に係る吊装置１００の構成を説明するための断面図である。図５においては、第１方向Ｘに平行かつ軸部１１の中心を通る断面を示している。図５を参照して、まず、軸部１１の第１貫通孔２１内に位置する部分に外接しかつ第１方向Ｘに延びる仮想円筒１１ｂを考える。

【0025】

図６は、第１方向Ｘから見た場合の、仮想円筒１１ｂおよび板状部２２を示した図である。そして、図６に示すように、仮想円筒１１ｂの中心から第１貫通孔２１の縁までの最短長さを第１長さＬ１とする。

【0026】

図５を参照して、次に、接続部１１ａとフランジ部１２の面１２ａとの境界面（図５において二点鎖線で示す。）に外接する仮想円１１ｃを考える。本実施形態においては、軸部１１は円柱状であるため、境界面は円形となり、仮想円１１ｃと一致することとなる。そして、仮想円１１ｃの直径を第２長さＬ２とする。

【0027】

本発明においては、接続部１１ａにかかる応力集中を緩和する必要があるため、接続部１１ａにおける曲率半径を大きくする必要がある。そのため、上記の第１長さＬ１および第２長さＬ２が下記（ｉ）式を満足する構成となっている。
２×Ｌ１＜Ｌ２ ・・・（ｉ）

【0028】

本発明の一実施形態に係る吊装置１００においては、以上の構成を有することによって、板状部２２の第１貫通孔２１を大きくすることなく、接続部１１ａの曲率半径を大きくすることができる。これにより、吊装置１００の大型化を抑制しつつ、接続部１１ａにかかる応力集中を緩和し、かつ軸部１１が保持部材２に接触するのを防ぐことが可能になる。

【0029】

図７は、本発明の他の実施形態に係る介挿部材３の斜視図である。図７に示す構成においては、介挿部材３は、第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙに延びかつフランジ部１２（図１参照）を支持する一対の支持部３２と、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに直交する第３方向Ｚに延び、一対の支持部３２を連結する連結部３３とを有する。

【0030】

そして、連結部３３のうち、第１方向Ｘにおいてフランジ部１２（図１参照）と対面する側の面には、図７に示すような凹み部３３ａが形成されている。この凹み部３３ａを有することによって、フランジ部１２における凹み部３３ａと対面する箇所の荷重負担を抑制することが可能となる。

【0031】

ここで、鉄道車両は、走行中において、進行方向および鉛直方向に垂直な方向、すなわち、進行方向に対して横向きの方向に揺れが生じる。そのため、図７に示す構成を有する介挿部材３を備えた吊装置１００を鉄道車両に設置する場合においては、進行方向が第３方向Ｚとなるようにすることによって、吊部材１に揺れが生じた場合でも、フランジ部１２における凹み部３３ａと対面する箇所の荷重負担を抑制することが可能になる。これにより、フランジ部１２のうち、凹み部３３ａと対面する箇所における応力の増加を抑制することができる。その結果、接続部１１ａに強度不足に伴う疵が発生することを抑制することができる。

【0032】

なお、本実施形態に係る吊装置１００は、吊部材１の揺れが生じやすい方向と第２方向Ｙとが一致するように設置することが好ましい。言い換えると、吊部材１において応力が生じやすい向きが第２方向Ｙとなるように、吊装置１００を設置することが好ましい。具体的には、例えば、吊部材１から見て、凹み部３３ａおよび第２貫通孔３１の開口部が、上記揺れが生じやすい方向上に位置するように、吊装置１００を設置することが好ましい。

【0033】

なお、上述の実施形態では、第１方向Ｘに直交する断面において軸部１１が円形状を有する場合について説明したが、軸部１１の形状は上述の例に限定されず、任意の種々の形状とすることができる。例えば、第１方向Ｘに直交する断面において軸部１１が多角形状を有していてもよく、楕円形状を有していてもよい。また、吊装置の全体構成も、吊装置の設置対象（例えば、台車枠）および吊装置の支持対象（例えば、駆動装置等）の構成に応じて適宜変形することができる。例えば、保持部材を設置対象の一部として構成してもよい。具体的には、保持部材が台車枠の一部であってもよい。また、例えば、軸部の下端部に支持対象を取り付けるための取付部をさらに設けてもよい。軸部の下端部に設けられる取付部は、支持対象の構造に応じて種々の形状とすることができる。

【0034】

また、上述の実施形態では、軸部１１が介挿部材３に接触しないように第２貫通孔３１を通る場合について説明したが、軸部１１が介挿部材３に接触してもよい。ただし、介挿部材３に接触することによって軸部１１において当て疵が生じ、その当て疵による応力集中が生じることをできるだけ低減するためには、軸部１１が介挿部材３に接触していないことが好ましい。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明によれば、吊部材が有する軸部とフランジ部との接続部分に付与される応力集中を緩和することが可能となる。

【符号の説明】

【0036】

１．吊部材
２．保持部材
３．介挿部材
１１．軸部
１１ａ．接続部
１１ｂ．仮想円筒
１１ｃ．仮想円
１２．フランジ部
１２ａ．面
１３．係止部
２０．側壁部
２１．第１貫通孔
２２．板状部
２３．第３貫通孔
２４．板状部
３１．第２貫通孔
３２．支持部
３３．連結部
３３ａ．凹み部
１００．吊装置
２００．吊装置
３００．吊部材
３１０．軸部
３２０．フランジ部
４００．保持部材
４００ａ．溝
５００．接続部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】